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盾构隧道地震反应和影响因素分析
| 论文题名： | 盾构隧道地震反应和影响因素分析 |
| 关键词： | 地铁隧道;盾构施工;地震反应;抗震设计 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展,城镇化的快速推进,城市交通压力急剧增大,地铁已成为解决交通拥挤的必然选择。目前我国很多城市已经开通了城市地铁,其中许多地铁隧道使用盾构法施工建成,因此研究盾构隧道在地震作用下的反应规律和影响因素已经成为一个非常重要的问题。本文应用有限差分软件FLAC2D研究了盾构隧道的地震反应和隧道埋深、隧道间距对其地震响应的影响规律。主要研究内容包括： ⑴介绍了有限差分计算的原理,摩尔-库仑模型在FLAC2D中的实现方法;对于人工边界问题,通过输入脉冲波验证了FLAC中人工边界的有效性,并分析了瑞利阻尼参数的选取方法和最小中心频率的选取对自由场边界的影响。 ⑵研究了盾构隧道初始地应力场的形成方法;使用El-Centro波的水平分量和竖向分量分别输入到模型中进行了弹性和塑性动力反应计算,分析了各种情况下隧道的内力图和包络图。并对隧道在初应力和地震作用下产生的隧道内力增量的组合情况进行了分析。 ⑶应用FLAC建立不同埋深时隧道的数值模型,分别输入El-Centro波、Taft波、迁安波,研究了隧道内力随埋深变化规律。结果表明：仅地震作用下(不考虑初始地应力时),隧道内力最大值随埋深的变化规律与地震波的选取有关,采用不同的频谱成分的地震波就会出现不同的变化规律;考虑初始地应力时,隧道的轴力增量随着埋深的增大略有减小,剪力和弯矩的增量随着埋深的增加而增大;虽然隧道的内力随着埋深的增加而增大,但是其内力增量所占初应力的比重随着埋深的增加而降低,因而随着埋深的增大隧道偏于安全。 ⑷研究了水平方向的两平行隧道和竖直方向的两并行隧道在不同的间距时对隧道动力反应和对地面峰值加速度的影响。得出了以下结论：由于两隧道之间地震波的散射,会使两隧道因地震作用引起的峰值内力比单一隧道时大。水平方向并行的两个隧和竖直方向并行的两个隧道间距在1.5倍隧道直径范围内时相互影响较大,在进行隧道设计时应予以考虑。对于竖直方向并行的两个隧道,上部隧道所受的地震内力增量比下部隧道的要大。隧道的存在会对地面的地震动产生影响,使地面一些部位的峰值加速度增大。并行隧道对地面的影响比单隧道时要大。水平方向并行的两个隧道在一定的间距内,两隧道中点地面上方的峰值加速度最大,约为单隧道时最大值的一倍。 |
| 作者： | 杨宁波 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 景立平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国地震局工程力学研究所 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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